煤礦無人工作面開采技術分析

時坦+孫成岱+李鵬

摘 要：在煤礦開采中，有很多區域屬于無人工作面，操作人員通過操控無人采煤工作面系統，來使各種設備采煤掘進一系列流程實現自動化。無人工作面開采技術的存在對于這些惡劣的開采環境和復雜的開采工序以及寬闊的開采面來說無疑是最合適的，這是煤礦開采效率、開采安全系數的保障。相關人員在對煤礦無人工作面開采技術進行利用之前，首先要對無人工作面開采系統框架進行詳細了解，對其內涵和特點進行掌握，然后才能使具體的關鍵技術在煤礦開采中得以有效落實。

關鍵詞：煤礦；無人工作面；開采技術

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2018.05.066

煤礦無人工作面開采系統框架包括了相關的設備和各種子系統，比如工作面集中控制系統、設備姿態檢測系統等，這些系統和設備的存在使無人工作面工作流程受到有效監控。本文主要針對煤礦無人工作面開采技術進行分析。

1 煤礦無人工作面開采技術內涵和特點

1.1 內涵

煤礦無人工作面開采技術落實過程就是生產設備工作運行的控制過程，在該過程中，相關系統會對生產設備的運行狀態進行監測，將其轉化為信號后，通過無線或有線網絡傳遞給操作人員，進而做出相關控制措施[1]。在此過程中，煤礦開采每一個流程中都有相關的開采技術存在，比如在對煤巖區域進行勘測識別中，要借助相關的識別技術，在將煤礦開采出來后，還要借助相關設備的推移技術，使煤礦都被傳輸到指定位置，此外還有工作面自動監測技術，使工作面的所有活動都處于控制狀態。此外還有其他的技術，這些技術的存在使得煤礦開采的每一環節都實現自動化特點，管理也實現了自動化。

1.2 特點

主要有以下幾方面，其一開采范圍廣，煤層的厚度無論有多大，相關的系統都會操控相關設備自動完成掘進采煤工作，所以無人工作面開采技術的工作面很廣，幾乎沒有限制。其二安全指數高，這里主要指能對瓦斯含量進行控制，這樣就避免了瓦斯爆炸事故的出現。其三生產效率高，這種自動化系統代替了人力，也就減少了人力采礦中出現的各種問題，掘進過程也會順利許多，所以最終提高的是采煤質量和產量。

2 煤礦無人工作面開采技術

2.1 煤巖自動識別技術

該識別技術依賴于識別系統，識別系統中有很多子系統，都是和煤巖勘測識別有關的，比如記憶程序控制系統，振動頻譜傳感系統等，這些系統會對以往煤巖的特征信息進行記錄，在系統識別過程中，一旦出現與此信息符合的，就可以對該處的煤巖進行識別斷定[2]。此外，該系統還會利用聲學以及光學或雷達方面的原理來保證識別效果。在現有技術限制下，應用在煤巖自動識別中的系統大多為傳感器系統和記憶程序控制系統，研究方向也是以提高這兩個系統的功能和精度為主。一旦系統智能化越來越高，后面的雷達技術以及紅外線技術等才會在煤巖識別中發揮用武之地。

2.2 采煤機自主定位技術

采煤機自主定位技術的存在會使設備在煤層尋找以及開挖位置定位中起到不可或缺的作用，如果定位的準確度能得到保證，采煤機的生產效率也會體現出來。該技術也是依賴于相關的定位系統，該系統在精心設計時，要著重考慮以下幾方面，其一采煤機動力模型的構建，要按照采煤環境以及采煤機工作的實際狀況，對采煤機的各項性能指標以及參數進行優化設計，采煤機動力模型中就包含這些信息。其二對設計數據進行精確計算，模型構建以及模型試驗分析都是基于設計數據，這些數據來自各方面，在計算的過程中要考慮計算時間以及坐標轉換等方面，總之要保證這些設計數據能為系統優化設計提供參考價值。其三對航位推算誤差補償模型進行構建，推算誤差出現在航位推算系統中，會對采煤機的定位準確性產生影響，這種誤差是因為定位系統中的傳感器產生的，所以在建模的過程中，還要從傳感器方面入手，對不同工作環境中的累計誤差進行減少。其四航位推算系統中遇到的灰塵雜質、水體滲漏以及瓦斯爆炸問題都要被提前解決。其五對礦井導航系統進行研究。這依賴于定位系統，也需要借助關于礦井內部各種構造的電子地圖，只有這兩者齊全，采煤機在采礦中才會有方向感，進度不會受到影響。

2.3 礦井上下雙向高速通訊技術

操作人員在井上進行系統操作的過程，就是不斷接收井下開采系統工作信號的過程，以此來完成對井下各種設備工作狀態的控制。信號在井上下進行傳輸，還要借助雙向高速通訊技術，這種技術可使井上操作人員的操作要求及時傳遞到各種設備指令接收系統中，井下設備在執行指令時，也會將工作狀態的相關信號及時傳遞到操作人員面前[3]。該技術在信息傳遞速度上的優勢，使無人工作面信息反饋在煤礦開采中起到重要作用。

2.4 采礦工藝智能化技術

這種技術主要針對整個開采過程，對作業工序進行監控，對設備的運行狀況進行監管，對設備進行維護，對工作面的開采狀態進行保持，一旦超出標準范圍，該技術還能對超標對象進行修整。

2.5 工作面組件式軟件與模型技術

這些軟件和模型技術的存在，使煤礦環境的安全系數升高，畢竟在煤礦環境安全性監測中，會利用到綜合這些技術的平臺，使瓦斯爆炸等事故能被及時預測出來。當然在該平臺中，不同的技術對應著不同功能和不同的系統。

2.6 多傳感器技術

在無人工作面開采系統操作的過程中，需要大量數據信息，不僅包括設備運行方面的、煤礦定位開采方面的，還有關于工作面處安全隱患方面的，這些信息要保證齊全完整、準確及時，才能為相關系統執行相關指令提供參考價值，如此煤礦的開采安全系數和開采效率才會得到保證。在這其中，多傳感器以及相關技術的存在功不可沒，其對各種信息進行了感應，并將其傳遞給相關人員。

2.7 數據庫技術

在多傳感器以及其他系統收集了海量信息后，還要使這些數據得到有效保存，以便后期使用。所以還要建立專門的數據庫，利用數據庫技術對信息進行查詢和分析。

3 結語

煤礦無人工作面開采流程對自動化開采系統的依賴性很大，所以一定要保證以上各種技術得到落實，保證其落實效果，否則開采環境安全性和開采效率都得到不到保證。

參考文獻：

[1]沈慶華.試論煤礦無人工作面開采技術[J].能源技術與管理，2017

，42（03）：172-173.

[2]麻曉東.煤礦無人工作面開采技術探討[J].能源與節能，2017（05）

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[3]王宏.煤礦無人工作面的開采技術[J].現代制造技術與裝備，2016

（02）：32-33.